rh真空精炼原理及工艺简介

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1、http://www.gtjia.comRH真空精炼原理及工艺简介孙利顺（唐山钢铁股份有限公司技术中心唐山邮编063016）摘要：本文简要分析了RH真空处理的钢水循环“气泡泵”原理、真空脱气原理、真空脱氧原理、真空脱碳原理与合金化原理，介绍了本处理、轻处理、深脱碳处理等处理模式。关键词：真空精炼；气体；夹杂物1钢中的气体、非金属夹杂物及其对钢质量的影响钢中除了含有各种常规元素和合金元素外，还含有微量的气体(氢、氮和氧)及非金属夹杂物。由于氧在钢中与合金元素结合成各种类型的氧化物以非金属夹杂物形式存在于钢中，所以钢中的气体通常是指溶解在钢中的氢和氮，其含量大致波动在1

2、—100ppm之间。虽然钢中气体和非金属夹杂物的含量不高，但对钢的质量和性能会产生较大影响，甚至导致钢材报废。1．1氢对钢质量的影响钢中含氢有害无利，它对钢的不良影响主要表现在以下几个方面；(1)氢脆。氢脆是氢对钢的机械性能不良影响的重要表现。随着钢中含氢量的增加，钢的强度特别是塑性和韧性将显著下降，使钢变脆，称为氢脆。氢脆随钢强度的增高而加剧，因此对高强度钢来说，氢脆尤为突出，高强度钢平均含氢量不到1ppm就可能出现氢脆。(2)白点。氢以氢原子形式溶解在钢中，在钢液中的溶解度比在固态钢中大得多。当温度下降时，氢在钢中的溶解度降低，氢原子便扩散到显微孔隙、夹杂物附近

3、或晶界间，结合成氢分子(2[H]={H2})。氢分子在该处不断地聚集，同时产生巨大的压力，当其聚集压力超过该处钢的强度极限时，产生裂纹，使钢的机械性能(特别是塑性)降低，甚至断裂。裂纹的部位常呈银白色圆点，称为白点。(3)钢中含有较多的氢还会使钢锭产生点状偏析，以及使钢锭上涨或产生内部疏松。1．2氮对钢质量的影响氮对钢质量的影啊表现为不良和有益两个方面。不良影响主要表现在以下几个方面：(1)氮使钢产生时效硬化。氮在低温下它是过饱和状态，必然从钢中析出。但是钢中的氮不是以气体存在，而是呈弥散的固态氮化物缓慢地从钢中析出，逐渐地改变着钢地性能，使钢的强度和硬度增加，塑性

4、和冲击韧性显著降低，这种现象称为老化或时效。。老化时还引起磁导性降低，电阻增大。(2)钢中含氮是导致蓝脆的主要原因。所谓蓝脆是指在250—450℃这个温度范围内钢的强度升高，冲击韧性降低；由于钢在这个温度下加热时，表面发蓝而得名。(3)钢液中含氮高时还会导致钢锭疏松甚至产生气泡，如果皮下气泡距钢锭表面太近，热轧时容易引起开裂使钢锭报废。(4)在氮和氢同时存在的条件下，使氢的腐蚀更加剧烈，这是由于氮能生成比碳化物更稳定的氮化物，使碳从碳化物中分解出来。从而加快了氢和碳的反应。1．3氧对钢质量的影响氧在钢中主要以FeO形式存在。氧对钢性能的影响即破坏钢锭的合理结构，降低

5、钢的机械性能(如钢的塑性、韧性)，残留在钢中的FeO能同钢中的FeS形成910℃的低熔点共晶体(机械混合物)，分布在晶界上，从而加剧硫对钢的热脆性。1．4非金届夹杂物对钢质量的影响钢中非金属夹杂物按其化学成分不同可分为氧化物、硫化物、氮化物等，而以氧化物(如FeO，SiO2，Al2O3http://www.gtjia.com)，硫化物(主要是FeS，MnS)以及它们组成的各种不同成分的硅酸盐等复杂化合物，占钢中夹杂物的绝大部分。按钢中夹杂物来源可分为内在夹杂物和外来夹杂物两类。内在夹杂物是钢水在熔炼和冷凝过程中物理化学反应生成的、未能从钢水中排除的反应生成物，如Mn

6、O、SiO2、MnS、TiN等，这是钢中非金属夹杂物的主要部分。外来夹杂物是在熔炼、出钢和浇铸过程中落入和混入钢水的耐火材料和炉渣(如与生铁、废钢等一起进入炉内的非金属物质)。钢中非金属夹杂物所占数量或总体积虽然不多，但它们在钢中呈独立存在，与钢本身性质完全不同，它破坏了钢的基体的连续性，造成了组织上的不均匀，从而降低了钢的强度、塑性、韧性，使钢的冷热加工性能乃至某些物理性能变坏。2RH真空处理的意义随着氧气顶吹转炉几十年的发展，该种炼钢法的生产节奏、钢的冶炼品种与质量等都己基本挖掘到极限。而现代工业的发展，对钢的产量、品种和质量等又提出了越来越高的要求，这就迫使炼

7、钢工作者寻求新的炼钢工艺，于是产生了炉外精炼法(即二次冶炼)。炉外精炼是把由炼钢转炉初炼的钢水倒入钢包或专用容器内进一步精炼的一种方法，即把全部冶炼任务只由转炉完成的一步炼钢法，转变为转炉只承担熔化、粗脱碳、去磷、初调成分及温度等初炼任务，然后通过二次精炼，完成脱气、脱硫、脱磷、脱碳、合金微调、温度调整等功能的分步炼钢法，从而大大地缩短了转炉的冶炼周期，提高了钢的质量，并能生产出用一步炼钢法不能生产的某些钢种(如超低碳钢等)。实现了高效、低耗、优质和多品种的最佳化生产。炉外精炼法起始于二十世纪50年代初期，80年代后获得了迅速发展。RH真空处理是众多的炉外精炼法